发动机冷却系统智能控制的探讨.docx

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发动机冷却系统智能控制的探讨

黄河交通学院

毕业设计（论文）

设计（论文）题目:

发动机冷却系统智能控制的探讨

所属院别:

汽车工程学院

专业班级:

汽车检测与维修8班

姓　　名:

王云飞

学　　号:

1202020803

指导教师:

孙玉凤

撰写日期2015年5月

摘要

本文论述了冷却系统的作用、组成、首要构造、工作原理、同样平常维护、故障的检测步骤和排除方法，同时论述了冷却系统系统化、模块化设计方法，以及冷却系统的智能节制，并举例做出简单介绍。

关键词：

冷却系统冷却系统维护温度设定点冷却系统智能节制

目录

一、冷却系统的作用5

二、冷却系统的组成6

三、冷却系统的构造及维护9

四、冷却系统工作原理13

五、冷却系统的特点17

5.1温度设定点17

5.2提高温度设定点17

5.3降低温度设定点18

六、冷却系统的检修19

七、冷却系统智能节制21

7.1系统组成21

7.2单片机节制系统工作原理21

7.3单片机系统节制过程21

结论24

致谢25

引言

如果汽车发念头出故障,冷却系统的维修率一直居高不下,往往会引起发念头其他构件损坏,特别是随着车辆行驶里程的增加,冷却系统的工作效率逐渐降落,对发念头的群体工作能力产生较大影响,冷却系统的重要性在于维护发念头常温下工作,尤如人体的皮肤汗腺,如果有一天,人体的汗腺不能正常工作,那么身体内的热量将无法散去,轻则产生中暑,重则休克。

一、冷却系统的作用

冷却系统的功用是带走引擎因燃烧所产生的热量，使引擎维持在正常的运转温度范围内。

引擎依照冷却的方式可分为气冷式引擎及水冷式引擎，气冷式引擎是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎；水冷式引擎则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。

不论采何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。

二、冷却系统的组成

水冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、水道、风扇等组成。

散热器负责循环水的冷却，它的水管和散热片多用铝材制成，铝制水管做成扁平形状，散热片带波纹状，注重散热性能，安装方向垂直于空气流动的方向，只管即便做到风阻要小，冷却效率要高。

散热器又分为横流式和垂直流动两种，空调冷凝器通常与其装在一起。

水泵和节温器

发念头是由冷却液的循环来实现的，强力压制冷却液循环的器件是水泵，它由曲轴皮带带动，鞭策冷却液在全般系统内循环。

今朝最先进的水泵是宝马新一代直六发念头上接纳的电动水泵，它能精确的节制水泵的转速，并有效的削减了对输出功率的损耗。

这些冷却液对发念头的冷却，要根据发念头的工作情况而随时兴小调节。

当发念头温度低的时侯，冷却液就在发念头本身内部做小循环，当发念头温度高的时辰，冷却液就在发念头—散热器之间做大循环。

实现冷却液做不同循环的节制器件是节温器。

可以将节温器看作1个阀门，其原理是利用可随温度伸缩的质料（石蜡或乙醚之类的质料）做开关阀门，当水温高时质料膨胀顶开阀门，冷却液进行大循环，当水温低时质料收缩关闭阀门，冷却液小循环。

空气的流动为了提高散热器的冷却能力，在散热器后面安装风扇强力压制通风。

以前的轿车散热器风扇是由曲轴皮带直接带动的，发念头启动它就要转，不能视发念头温度变化而变化，为了调节散热器的冷却力，要在散热器上衣上活动百页窗以节制风力步入。

现在已经遍及使用风扇电磁离合器或者电子风扇，当水温比较低时离合器与转轴分散，风扇不动，当水温比较高时由温度传感器接通电源，使离合器与转轴接合，风扇转动。

同样，电子风扇由电念头直接带动，由温度传感器节制电念头运转。

这两种形式的散热器电扇运转实际上都由温度传感器节制。

散热器

散热器兼作储水及散热作用，再此之上还装有膨胀水箱。

因为单纯倚赖散热器有几个错误谬误，一是水泵吸水一侧因压力低而容易沸腾，水泵的叶轮容易穴蚀；二是气水聚集结束产生气阻；三是温度高冷却液容易沸腾。

因此设计师就加装了膨胀水箱，它的上下两根水管分别与散热器上部和水泵进水口联接，防止上述问题的产生。

冷却媒质

虽然我们称其为水冷但冷却媒质并不是单纯的水，而是由水、防冻液和各种专门用途的双氧水组成的混合物，也称为冷却液。

这些冷却液中的防冻液含量占30%～50%，提高了液体的凝固点，防止在低温下结冰而损坏发念头。

全般冷却系统并不与大气相通，相当于高压锅的作用，水箱盖则相当于高压阀，一般情况下，轿车冷却液的允许工作温度可达摄氏120度，提高传热能。

三、冷却系统的构造及维护

汽车发念头的冷却系统是保持发念头正常工作的重要器件，如果发念头冷却系统的维修率很高，就会引起发念头其他器件的损坏，使发念头的群体工作能力受到影响，因此，汽车发念头冷却系统的维护与调养就显得尤为重要，那末，怎样才气使汽车发念头的冷却系统保持良好的状态呢？

驰耐普的汽车美容养护专家告诉我们，正确堆护发念头的冷却系统，首应了解常用的水冷式发念头的首要器件：

第一、冷却液，冷却液指清洁的软水，不是什么水都可以当作冷却液的，越娇贵的车对水质的要求越高。

比如，清澈的泉水，虽然清澈，看起来也洁净，但泉水中含有大量的矿物质，如果加入发念头的冷却系统中，就会产生大量的水垢，影响冷却系统正常作用的发挥，可见，冷却液水质的好坏是相当重要的，国际上遍及使用的乙二醇型冷却液是在软化水中按比例添加防冻剂乙二醇，配以适量的金属缓蚀剂、阻垢剂等添加剂进行科学调和，达到冬季防冻、夏季防沸、且能防腐蚀、防水垢等作用。

1、防冻。

用乙二醇配制的冷却液最低可在-70℃环境下使用。

市场上销售的冷却液，乙二醇浓度一般保持在33～50％之间，也就是冰点在-20℃～-45℃之间，往往根据不同地域的实际需要合理选择，以满足使用要求。

2、防沸。

加到水中的乙二醇会改变冷却液的沸点。

乙二醇浓度越高，冷却液的沸点也就越高，-20℃时冷却液的沸点为104.5℃，而-50℃时沸点达到108.5℃。

如果冷却系统接纳压力盖，冷却液的实际沸点会更高，纵然在很热的夏天，也能有效的防止冷却液“开锅”。

3、防腐。

冷却液最首要的功能是防腐蚀。

腐蚀是一种化学、电化学和浸蚀作用，逐步破坏冷却系统内的金属表面，严重时可使冷却系统的壁穿孔，引起冷却液漏掉，导致发念头损坏。

使用去离子水及适当的添加剂能防止各种腐蚀的出现。

4、防锈。

锈蚀是由于冷却系统内的氧化作用造成的。

热量和湿气使锈蚀的过程加速。

锈蚀留下的残余物会阻塞冷却系统，加速磨损和降低热传导的效率。

冷却液中的添加剂有助于防止冷却系统通道内锈蚀的出现。

5、防垢。

水源中所含的各种杂质，其中包括金属离子、无机盐等，决定了结垢和沉淀的形成，会大大地降低冷却系统的导热效率，在很多情况下会对发念头造成紧张损害。

冷却液所使用的去离子水，可以避免结垢和沉淀的形成，从而保护发念头。

第二、汽缸水套，它相当于发念头燃烧室周围的水道，当发念头产生大量的热时，汽缸水套将发挥降温的作用在发念头中，水和油的管道泾渭分明、互不干预干与，如果发现冷却液中有油，就说明水道和油路发生了穿孔征象，一旦出现这种情况，水温表的水温会急剧上升，这时一定要及时采纳措施。

第三、散热水箱和冷却风扇，散热水箱从外观看状似蜂窝，做成这种形状是为了增加水箱的散热面积，以加强散热效果；冷却风扇有在正面安装的，也有在侧面安装的，汽车在高速行驶过程中，冷却风扇将外面的空气吸引进来，利用自然风，起到冷却的作用。

冷却系和空调冷凝器共同的风扇是直流永磁电念头风扇，用装在散热器上的温度节制开关来节制，当散热器中冷却液温度降落至93℃-98℃时风扇停转。

由于电动风扇的电源不受焚烧开关的节制，因此发念头熄火后，散热器中液温若高于88℃-93℃，电动风扇运转是不正常的。

如果低于88℃时风扇仍转，则是不正常的；而温度高于98℃时，仍不转也是不正常的。

当温度高于105℃时，温控开关高温部分接通，电源接通电念头便高速运转；当温度达到120℃时，冷却水温过高，报警指示灯闪亮，为风扇有故障或冷却液不足。

如电念头风扇不转，先检查和更换熔断丝，或检修温控开关，须要时再查看电风扇有无损坏。

第四、冷却水泵和节温器，冷却液在冷却系统中的流动，首要依靠冷却水泵的动力；节温器能感知发念头的工作温度，低温时，它封住水套中的水，令其在水套内流动，当达到一定温度时再打开，让水颠末散热水箱，发挥散热作用。

这里值得说明的是，切勿将节温器摘掉，不然会导致发念头过冷而难于启动。

正确维护发念头的冷却系统，应了解经常出现的几种冷却系统故障：

1、由于冷却液水质欠好，水箱中经常会出现锈污和水垢，它们积聚在水箱通道结合处、弯角处，阻碍水流畅通，造成散热不良，如果出现这种情况，应及时清洗洁净，同样平常加水时，只管即便加清洁软水，如果用除垢防锈液，养护效果会更好，这里给您推荐驰耐普的S-510冷却系快速除垢剂，它可以快速溶解冷却系统中形成的水垢、油泥和锈皮，恢复冷却系统的功能，使冷却液循环顺畅，防止过热、开锅而引发的发念头损坏及动力不足；另外，驰耐普的S-520冷却系防锈润滑油剂也是一款不错的产品，它能防止冷却系统锈蚀和腐蚀，有效按捺水垢天生，润滑油水泵、节温器，消除水泵异响，保护铜、铝、锡和其它金属器件，延长水箱寿命，防止水箱开锅，使发念头在正常温度下工作。

维护时清除冷却系水垢措施:

可接纳2%苛性钠水溶液加入冷却系统，使汽车行驶一天后全部放出，再用清水冲洗；然后再加入同样苛性钠溶液，使用一天后放净，最后用清水冲净即可。

也可在冷却系统中加满清水后，从膨胀箱的加水口加入1kg苏打，让汽车行驶一天放净后，使发念头低速运行，并不断从加水口加入清水，即可肃清水垢。

2、漏水，只要是流体，都有泄漏的可能，汽缸水套中的水一旦发生泄漏，水温表的水温就会急剧上升，出现这种情况，您一定要及时采纳须要的措施，以免发生不须要的麻烦，这里给您介绍驰耐普的S-530冷却系止漏剂，它对于冷却系统的修复和保护作用等同于“99超强修复剂”和“S-201”，对于发念头的修复和保护，对于阻止水箱、散热器、水泵、节温器等器件的渗漏是独到的，它可与不论什么冷却液相融使用，并可减缓冷却系统杂质的产生。

总的来讲，冷却系统还有很多故障，不能一一列举。

一般情况下，各位车主应遵照如许1个原则，车辆每行驶1000千米，就应查看一下发念头的工作情况。

另外，汽车刚停车时，不可立即打开水箱盖，以免出现烫伤的情况。

四、冷却系统工作原理

冷却系的功用就是使发念头在不论什么工况下都得到适度的冷却,从而保持在相宜的温度（冷却液温度）下工作

汽车冷却系统工作原理

虽然汽油发动机已进行了大量改进，但是在将化学能转换成机械能的过程中，汽油发动机的效率仍然不高。

汽油中的大部分能量（约70%）被转换成热量，而散发这些热量则是汽车冷却系统的任务。

事实上，一辆在高速公路上行驶的汽车，其冷却系统所散失的热量足以供两个普通房屋取暖！

冷却系统的主要工作是将热量散发到空气中以防止发动机过热，但冷却系统还有其他重要作用。

汽车中的发动机在适当的高温状态下运行状况最好。

如果发动机变冷，就会加快组件的磨损，从而使发动机效率降低并且排放出更多污染物。

因此，冷却系统的另一重要作用是使发动机尽快升温，并使其保持恒温。

汽车冷却系统分为两种类型：

液冷和风冷。

冷却系统一

1、护罩　2、电动风扇　3、V带　4、散热器　5、从动风扇　

6、水泵带轮　7、水泵组件　8、气缸体水道　9、气缸盖水道　10、热敏开关　11、进气歧管出水管　12、膨胀箱管　13.冷却液膨胀箱　14、排汽管　15、冷却液下橡胶软管16、冷却液上橡胶软管17、电动风扇双速热敏开关　18、膨胀箱盖

当发念头工作时,在水泵的作用下,步入水泵中的冷却液被压入缸体水道中,并步入气缸体水道8中,然后经缸盖侧向水道步入气缸盖水道9中,对进气管进行加热,以促进其中的混合气中的汽油蒸发、混合。

在进气管11的后端装有节温器，在冷却液温度低于82℃时,节温器阀门关闭,冷却液仅经空调散热器进水管、空调散热器、空调散热器出水管流入散热器出水管。

如果空调暖风开关处于关闭,冷却液则不流经空调散热器,而直接由空调散热器进水管经旁通管流进散热器出水管,最后步入水泵,即进行小循环;在冷却液温度高于82℃时,节温器阀门打开,冷却液除进行上述小循环外,还经散热器进水管流入散热器中冷却降温再沿散热器出水管流入水泵,即进行大循环。

冷却液如此不断地循环流动,就使得发念头能在相宜的温度下进行工作。

液冷汽车的冷却系统通过发动机中的管道和通路进行液体的循环。

当液体流经高温发动机时会吸收热量，从而降低发动机的温度。

液体流过发动机后，转而流向热交换器（或散热器），液体中的热量通过热交换器散发到空气中。

冷却系统二

1、水泵带轮　2、轴承　3、水泵轴　4、散热器　5、曲轴带轮　

6、进气歧管　7、加热器　8、控制阀　9、热敏开关　10、节温器　

11、水泵叶轮　12、水泵壳体

某些早期的汽车采用风冷技术，但现代的汽车几乎不使用这种方法了。

这种冷却方法不是在发动机中进行液体循环，而是通过发动机缸体表面附着的铝片对气缸进行散热。

一个功率强大的风扇向这些铝片吹风，使其向空气中散热，从而达到冷却发动机的目的。

五、冷却系统的特点

传统冷却系统的作用是可靠地保护发念头，而还应具备改善燃料经济性和降低排放的作用。

为此，现代冷却系统要综合考虑底下的因素：

发念头内部的摩擦损掉；冷却系统水泵的功率；燃烧边界条件，如燃烧室温度、充量密度、充量温度。

先进的冷却系统接纳系统化、模块化设计方法，统筹考虑每项影响因素，使冷却系统既保证发念头正常工作，又提高发念头效率和削减排放。

5.1温度设定点

发念头工作温度的极限值取决于排气门周围地区范围最高温度。

最理想的情况是按金属温度而不是冷却液温度节制冷却系统，如许才气更好地保护发念头。

由于冷却系统设定的冷却温度是以满负荷时最大散热率为基础，因此，发念头和冷却系统在部分负荷时处于不太理想状态，如市区行驶和低速行驶时，会产生高油耗和排放。

通过改变冷却液温度设定点可改善发念头和冷却系统在部分负荷时的性能。

根据排气门周围地区范围温度极限值，可升高或降低冷却液或金属温度设定点。

升高或降低温度点都各有特点，这取决于希望达到的目的。

5.2提高温度设定点

提高工作温度设定点是一种比较受欢迎的方法。

提高温度有很多长处，它直接影响发念头损耗和冷却系统的效果以及发念头排放物的形成。

提高工作温度将提高发念头机油温度，降低发念头摩擦磨损，降低发念头燃油耗损。

研究表白，发念头工作温度对摩擦损掉有很大影响。

将冷却液排出温度提高到150℃，使气缸温度升高到195℃，油耗则降落4%-6%。

将冷却液温度保持在90-115℃范围内，使发念头机油的最高温度为140℃，则油耗在部分负荷时降落10%。

提高工作温度也较着影响冷却系统的效能。

提高冷却液或金属温度会改善发念头和散热气热传递传递的效果，降低冷却液的流速，减小水泵的额定功率，从而降低发念头的功率耗损。

此外，可接纳不同的方式，进一步减小冷却液的流速。

5.3降低温度设定点

降低冷却系统的工作温度可提高发念头充气效率，降低进气温度。

这对燃烧过程、燃油效率及排放有利。

降低温度设定点可以节省发念头运行成本，提高器件使用寿命。

研究表白，若气缸盖温度降低到50℃，焚烧提前角可提前3℃A而不发生爆震，充气效率提高2%，发念头工作特征改善，有助于优化压缩比和参数选择，取得更好的燃油效率和排放性能。

六、冷却系统的检修

常见引起发念头过热的原因有:

冷却空气流量削减（如散热器阻塞等）；散热风扇不工作；低速上坡，环境温度过高；V型皮带过松，转动效率差；以及缸体有水垢，节温器掉效，水泵损坏，热敏开关掉灵等。

为防止冷却液温度过高，在使用中必须保持散热器和水套清洁、冷却液数量充足、风扇皮带张紧适当，以防发念头在负荷工作时间过长。

必须注意以下要点:

1.保持冷却系（尤其散热器）外部和内部清洁，是提高散热效能的重要条件。

散热器外部沾有泥污或碰撞变形，均合影响风量畅通，使冷却液温度过高，须要时清洗或修复。

2.按划定使用防冻冷却液，保持冷却液数量充足。

正确的冷却液液面高度:

当发念头处于冷态时，冷却液液面在膨胀箱内，位于最高和最低标志之间。

膨胀箱内装有自动液位报警传感器，当箱内液面过低时、位于仪表板上的冷却液温度报警灯问烁，应及时予以添加。

3.应保持风扇皮带张紧力适当，风扇正常工作。

皮带过松影响水循环，加重其磨损；过紧易损坏轴承。

4.热敏开干系接良好，若有松动会影响风扇换档变速及正常运转；如果发现冷却系溢水，应及时检查节温器技能状况。

5.防止发念头大负荷、长时间工作，以免水温过高；上坡及时换档，减轻负荷。

汽车长时间坡道行驶、挡住低或是环境温度较高时，应注意散热。

更换冷却液时，将仪表板的暖风开关拨至右端使暖风节制阀全开，拆下冷却液膨胀箱盖，松开水泵口软管夹箍，拉出冷却液软管，放出冷却液后再将软管夹箍拧紧。

在膨胀箱中加入冷却液，直到液面高度与最高标志齐平为止。

拧紧膨胀箱盖。

启动发念头，直到风扇运转，将发念头熄火，检查冷却液高度，须要时补充。

膨胀箱内冷却液不能注满，加注1/2即可，一般使用2年左右更换一次。

七、冷却系统智能节制

系统由于汽车运行过程中产生强烈的振荡、热辐射和电磁干扰，因此对该系统电路有特殊要求：

1.电路要有较高的抗振荡能力，以顺应不同路况、车况的要求。

提高系统群体的可靠性和稳定性。

2.电路应采纳有效的防护隔离措施，以提高其抗干扰能力。

7.1系统组成

该系统由电控冷却风扇、电控节温器、电控导风板、微节制机构组成。

电控冷却风扇由电念头驱动；电控节温器利用电加热引起双金属片变形，由双金属片变形带动节温阀旋转运动，来改变大小循环；电控导风板由双向电念头通过传念头构使之打开或关闭；微节制机构是利用89C51开发的单片机节制系统。

7.2单片机节制系统工作原理

由温度传感器感受发念头水温的变化，同时把温度信号转变为同其成反比关系的电压摹拟信号。

这些信号颠末处理（电容器低通滤波、校正和电压跟随器耦合）送入A/D转换器（ADC0809）中INO信号通道。

由A/D转换器把收罗来的摹拟电压信号转换为数字信号并读入单片机，89C510单片机89C51根据不同的输入信号分析处理去节制驱动电路，实现对节温器继电器、导风板继电器惠风扇继电器的节制。

即可实现对发念头冷却能力的智能节制。

7.3单片机系统节制过程

当发念头预热时（发念头水温（70℃），单片机根据检测来的温度数值处理分析向执行元件发出节制信号，使其完成如下操作。

a.电控冷却风扇不工作；

b.电控导风板关闭状态；

c.电控节温器处于小循环状态。

由于导风板关闭，冷却风扇不工作，以至冷却空气不能步入散热器；同时节温器处于小循环（加热电阻丝通电），发念头水温上升很快。

当水温升至75℃，单片机根据检测来的温度数值处理分析向执行元件发出节制信号，使电控节温器的加热电阻丝断电（让其步入大循环节制状态）。

当水温达到80℃时，单片机又发出指令，使电控导风板处于敞开状态。

此时可充分利用汽车行驶迎面风对散热器的冷却作用，只管即便削减冷却风扇的工作时间。

当水温高达95℃时，单片机经数值分析发出节制指令使电控冷却风扇工作，而让节温器仍处于大循环状态，导风板仍处于敞开状态。

这时冷却系统的冷却能力最大，实现快速降温。

当发念头水温降至89℃时，单片机根据采样数值分析处理发出节制指令，使执行元件完成以下操作。

a.电控冷却风扇不工作；

b.电控导风板处于敞开状态；

c.电控节温器处于大循环状态。

如许，直到发念头水温返升至95℃，电控冷却风扇又重新工作。

结论

汽车冷却系统对汽车来说是至关重要的,发念头就如同人类的心脏,如果欠好好保护就会受到威胁,现在随着科技发展,冷却系统不象以往那样只是单纯的水冷循环,现在冷却系统智能节制很受欢迎,以是在以后的汽车发展中,单纯的冷却系统不会站主导位置了,虽然智能节制要求很高,但是在高级轿车中很实用,它代表着未来冷却系统的发现方向,智能冷却系统节制将会作为标准装配在汽车上,未来一段时间在冷却系统中将占主导位置;而智能节制将会提高发念头的使用寿命,保障汽车的安全行驶,提高人身安全等原因,将来智能节制冷却系统的发展将占主导位置.

致谢

时间过的很快，三年的大学生活就恁地结束了，有些匆忙、有些不舍，却也很充实。

感谢我的母校黄河交通学院让我有一段值当回忆的快乐充实的大学生活。

感谢我的辅导员孙玉凤老师。

她给予我学习上的指导和生活上的无私帮助，表示衷心感谢！

祝静士状老师工作顺利，桃李满世界！

在两年的大学生活中还有很多老师和同窗给予我学习和生活上的帮助，在此我向他们表示我衷心地感谢！

最后，祝母校蒸蒸日上！

祝所有老师工作顺利！